JP5221223B2 - Chargeable filter member with excellent dust separation - Google Patents
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- Filtering Materials (AREA)
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Description
本発明は、摩擦やコロナ放電処理により帯電した粒子状浮遊性物質からなる塵や埃を捕集し、且つ、捕集した塵や埃が容易に除去できる繊維からなる塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材に関する。 The present invention collects dust and dust made of particulate floating substances charged by friction and corona discharge treatment, and has excellent dust separation property made of fibers from which the collected dust and dust can be easily removed. The present invention relates to a property filter member.
近年、スギ花粉やダニの死骸、カビの胞子、或いは、ハウスダストなどの浮遊性物質による様々なアレルギー疾患が社会的な大きな問題になってきている。これらの粒子状浮遊性物質は、室内の環境汚染を引き起こす新たな原因となることから、室内環境の浄化のために、掃除機や空気清浄機などにはサブミクロンオーダーの粒子状浮遊性物質を効率良く捕集するための、エレクトレット化した繊維を利用したHEPAフィルターが用いられている。これらフィルターは、その捕集原理や構造に起因し、長期間使用すると捕集した粒子状浮遊性物質により目詰まりが発生し、捕集効率の低下や圧力損失の上昇などを招くことが一般に知られている。 In recent years, various allergic diseases caused by floating substances such as cedar pollen, mite carcasses, mold spores, and house dust have become serious social problems. Since these particulate floating substances are a new cause of indoor environmental pollution, submicron order particulate floating substances should be used in vacuum cleaners and air cleaners to clean indoor environments. A HEPA filter using electretized fibers is used for efficient collection. It is generally known that these filters are clogged due to collected particulate floating substances when used for a long period of time due to their collection principle and structure, leading to a decrease in collection efficiency and an increase in pressure loss. It has been.
一般に、サブミクロンオーダーの粒子状浮遊性物質を効率良く捕集するためには、捕集効率に優れたエレクトレット化された繊維を使用したフィルターが用いられている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照。)。エレクトレット化する方法はコロナ放電により電子を繊維に注入して双極子の配向などを生じさせる方法や、2種類以上の異なる繊維を摩擦させ、その際に生ずる摩擦帯電を利用する方法などがある。これらの方法でエレクトレット化すると、繊維材料の種類にもよるが、永久帯電させることが可能であり、効率よく粒子状浮遊性物質の捕集が長期間可能とされている。
しかしながら、エレクトレット化された繊維による捕集の原理は、帯電した繊維表面の静電気の吸引力で粒子状浮遊性物質を捕集するものであり、捕集された粒子状浮遊性物質は、永久帯電したポリプロピレンや、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレンなどのポリオレフィン系樹脂からなる繊維の表面に静電気の吸引力で付着している。よって、これら繊維表面に付着した粒子状浮遊性物質は容易に除去することが困難であり、使用経時と供にフィルター表面に捕集された粒子状浮遊性物質は堆積して目詰まりを発生させ、捕集効率の低下や圧力損失の上昇などを招く大きな原因である。 However, the principle of collection by electretized fibers is to collect particulate floating substances by the electrostatic attraction of the charged fiber surface, and the collected particulate floating substances are permanently charged. It adheres to the surface of the fiber made of polyolefin resin such as polypropylene, polyethylene, polyethylene terephthalate, polytetrafluoroethylene by electrostatic attraction. Therefore, it is difficult to easily remove the particulate floating substances adhering to the fiber surface, and the particulate floating substances collected on the filter surface with the passage of time of use accumulate and cause clogging. This is a major cause of a decrease in collection efficiency and an increase in pressure loss.
従って、帯電していても堆積した粒子状浮遊性物質がフィルター表面から容易に除去可能であれば、捕集効率の低下や圧力損失の上昇を抑制可能なフィルターの提供が可能であるが、現状では、繊維表面が帯電し、且つ、フィルターの清掃時等に静電気により捕集した粒子状浮遊性物質がフィルターの繊維表面から容易に除去できる性能(以下、「塵離れ性」とする)に優れたフィルター用部材に関する提案はない。 Therefore, it is possible to provide a filter capable of suppressing a decrease in collection efficiency and an increase in pressure loss if the accumulated particulate suspended matter can be easily removed from the filter surface even when charged. Is excellent in performance (hereinafter referred to as “dust separation”) that the surface of the fiber is charged and particulate suspended matter collected by static electricity when the filter is cleaned can be easily removed from the fiber surface of the filter. There are no proposals for filter members.
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、シランモノマーで被覆された誘電体の無機微粒子を、樹脂繊維表面に固定化することで、コロナ放電や摩擦により容易に帯電し、粒子状浮遊性物質を効率よく捕集し、且つ、フィルターの清掃時等に捕集された粒子状浮遊性物質はフィルターの繊維表面から容易に除去できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present invention has been made to solve such a conventional problem. By fixing inorganic fine particles of a dielectric coated with a silane monomer on the surface of a resin fiber, the present invention can be easily performed by corona discharge or friction. The present invention is completed by finding that the particulate floating substances that are charged and efficiently collect the particulate floating substances and that can be easily removed from the fiber surface of the filter can be collected. It came to.
すなわち、第1の発明は、樹脂繊維からなり、エレクトレット化可能な基体と、不飽和結合又は反応性官能基を有するシランモノマーで被覆された誘電体の無機微粒子を含み基体の表面部に備わる薄膜とを有し、薄膜内の無機微粒子同士は、互いのシランモノマーの不飽和結合又は反応性官能基が化学結合することにより、薄膜を形成するとともに、薄膜内の無機微粒子のシランモノマーの不飽和結合又は反応性官能基と基体の表面部とが化学結合することにより、基体と薄膜とが固定されてなり、薄膜は、無機微粒子が単一または複数で島状に点在することにより形成された空隙部を有し、該空隙部を介して前記基体の表面の一部が露出しており、モノマー、オリゴマー、ポリマーからなる群から選択された少なくとも1つの誘電性を有する化合物を含むことを特徴とする塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材を提供するものである。
That is, the first invention, Ri Do a resin fiber, and electret possible substrates, provided in a surface portion of the base include inorganic fine particles of unsaturation or a reactive functional group is coated with a silane monomer having a dielectric The inorganic fine particles in the thin film form a thin film by chemically bonding unsaturated bonds or reactive functional groups of the silane monomers with each other. The substrate and the thin film are fixed by chemically bonding the saturated bond or reactive functional group to the surface portion of the substrate, and the thin film is formed by a single or a plurality of inorganic fine particles scattered in islands. by having a gap portion, Yusuke via the void portion is exposed a part of the surface of the substrate, the monomers, oligomers, at least one dielectric selected from the group consisting of polymers It is to provide excellent chargeability filter member dust releasability, which comprises a compound.
さらに、本発明は、上記第1の発明において、薄膜は、表面上に、誘電性を有する化合物を含んでなる被膜が形成されてなることを特徴とする塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材を提供するものである。
Furthermore, the present invention is the first invention, the thin film on the surface, for chargeable filter having excellent dust releasability, wherein a coating comprising a compound having a dielectric is formed A member is provided.
さらに、本発明は、上記第1または第2の発明において、化学結合は、グラフト重合であることを特徴とする塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材を提供するものである。
Furthermore, the present invention provides a member for a chargeable filter excellent in dust separation property, characterized in that, in the first or second invention, the chemical bond is graft polymerization.
さらに、本発明は、上記第3の発明において、グラフト重合は、放射線グラフト重合であることを特徴とする塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材を提供するものである。 Furthermore, the present invention provides a member for a chargeable filter excellent in dust separation characteristics, characterized in that, in the third invention, the graft polymerization is radiation graft polymerization.
本発明によれば、誘電体の無機微粒子からなる薄膜が、少なくとも表面が樹脂からなる基体の繊維表面に、無機微粒子表面に被覆された不飽和結合や反応性官能基を有するシランモノマーにより、化学結合により固定化され、且つ、無機微粒子同士もシランモノマーにより結合して形成されていることから、コロナ放電による電子注入や、繊維やフィルムなどによる摩擦によって帯電させることが可能となり、これより、粒子状浮遊性物質を静電気の吸引力で捕集することが可能となる。
According to the present invention, a thin film made of dielectric inorganic fine particles is chemically treated with a silane monomer having an unsaturated bond or a reactive functional group coated on the surface of the inorganic fine particles on at least the surface of the substrate fiber made of resin. binding is immobilized, and, since the inorganic fine particles are also formed by combining a silane-monomer, an electron injection or by corona discharge, it is possible to charge the like due to friction fibers or films, from this, Particulate suspended substances can be collected by electrostatic attraction.
さらに、誘電体の無機微粒子からなる薄膜の表面は、ナノオーダーの微小な凹凸が形成されているので、捕集されて付着した粒子状浮遊性物質の付着面積は極めて少なくなり、優れた塵離れ性を発現するので、掃除機、エアコン、空気清浄機、ビル用空調機、クリーンルーム用空調機などに好適な、低圧力損失で捕集効率の高いフィルター用部材が提供できる。 In addition, the surface of the thin film made of dielectric inorganic fine particles has nano-order minute irregularities, so the area of particulate suspended matter that has been collected and adhered is extremely small, and excellent dust separation is achieved. Therefore, it is possible to provide a filter member that is suitable for a vacuum cleaner, an air conditioner, an air cleaner, a building air conditioner, a clean room air conditioner, and the like and that has a low pressure loss and a high collection efficiency.
(第1実施形態)
以下に、本発明の実施形態の塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材について詳述する。
(First embodiment)
Below, the member for chargeable filters excellent in the dust separation property of embodiment of this invention is explained in full detail.
図1は、本発明の実施形態の塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材100の断面の一部を拡大した図である。本実施形態の塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材100は、基体1上に誘電体の無機微粒子2が、無機微粒子2の表面に被覆された不飽和結合や反応性官能基を有するシランモノマー3を介して、無機微粒子同士が結合し、且つ、基体1の表面に固定されることにより構成されている。
FIG. 1 is an enlarged view of a part of a cross-section of a
なお、図1では本発明の実施形態を判りやすく模式的に示すため、誘電体の無機微粒子を含む薄膜10を1種類の微粒子で形成した図で表したが、誘電体の無機微粒子層10を2種類以上の微粒子で形成してもよい。
In FIG. 1, in order to show the embodiment of the present invention in an easy-to-understand manner, the
本実施形態の誘電体の無機微粒子2の最表面には、不飽和結合や反応性官能基を有するシランモノマー3が、不飽和結合や反応性官能基を無機微粒子2の外側に向けて配向して結合し、被覆を形成している。シランモノマー3の片末端であるシラノール基は親水性であるため、親水性である無機微粒子2の表面に引きつけられる。一方、逆末端の不飽和結合や反応性官能基は疎水性であるため、無機微粒子2の表面から離れようとする。このため、シランモノマー3のシラノール基は、無機微粒子2の表面に脱水縮合により結合し、シランモノマー3は不飽和結合や反応性官能基を外側に向けて配向する。
A
具体的な処理方法としては、シランモノマー3を、無機微粒子2を有機溶剤に分散させた溶液に加えて、粉砕により微粒子化した後、上記分散溶液を固液分離して、得られた無機微粒子2を100℃から180℃で加熱して、シランモノマー3を無機微粒子2の表面に結合させる方法がある。また、無機微粒子2を有機溶剤に分散させた溶液に、シランモノマー3を加えて、粉砕により微粒子化した後に、上記分散溶液を、冷却管を備えたフラスコに移して、フラスコをオイルバスで加熱処理することにより、シランモノマー3を無機微粒子2の表面に結合させる方法がある。
As a specific treatment method, the
無機微粒子2表面へのシランモノマー3の縮合反応による導入量は、無機微粒子2の表面の0.5〜100%を、シランモノマー3により被覆するようにすれば良い。
The introduction amount of the
なお、無機微粒子の径、及びその他上記各種材料の微粒子径については本実施形態の方法によって作成すれば特に限定されないが、後述するグラフト重合を好適に行うには、無機微粒子径の平均の粒子径を300nm以下とすることが好ましい。さらに、平均の粒子径が100nm以下であれば、基体1へのより強固な結合が達成されるため、耐久性の点より一層好適である。
In addition, the diameter of the inorganic fine particles and the fine particle diameters of the other various materials are not particularly limited as long as they are prepared by the method of the present embodiment. Is preferably 300 nm or less. Furthermore, if the average particle diameter is 100 nm or less, stronger bonding to the
本実施形態のフィルター用部材100に用いられる基体1を構成する材料としては、不飽和結合や反応性官能基を有するシランモノマー3による化学結合4が可能なものであれば良い。このような材料としては、例えば、各種樹脂や、合成繊維や、天然繊維などが挙げられる。
As a material constituting the
本実施形態では、基体1を構成する樹脂の形態は、繊維状材料から構成される織物・編物・不織布などを含む繊維構造体が適用できる。基体1を構成する合成繊維の例としては、ポリエステル繊維や、ポリアミド繊維や、ポリビニルアルコール繊維や、アクリル繊維や、塩化ビニル繊維や、塩化ビニリデン繊維や、ポリオレフィン繊維や、ポリカーボネート繊維や、フッソ繊維や、ポリ尿素繊維や、エラストマー繊維や、ベックリー(登録商標)や、これら繊維を構成する材料と上記樹脂材料との複合繊維などが挙げられる。
In the present embodiment, as the form of the resin constituting the
本実施形態の塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材100に用いられる誘電体の無機微粒子2としては、非金属酸化物、金属酸化物、金属複合酸化物などが用いられる。また、無機微粒子2の結晶性は、非晶性あるいは結晶性のどちらでも良い。非金属酸化物としては、酸化珪素が挙げられる。また、金属酸化物としては、酸化マグネシウムや、酸化バリウムや、過酸化バリウムや、酸化アルミニウムや、酸化スズや、酸化チタンや、酸化亜鉛や、過酸化チタンや、酸化ジルコニウムや、酸化鉄や、水酸化鉄や、酸化タングステンや、酸化ビスマスや、酸化インジウムが挙げられる。また、金属複合酸化物としては、酸化チタンバリウムや、酸化コバルトアルミニウムや、酸化ジルコニウム鉛や、酸化ニオブ鉛や、TiO2−WO3や、Al 2 O3−SiO2や、WO3−ZrO2や、WO3−SnO2などが挙げられる。
As the
無機微粒子2の表面には、Au、Pt、Pd、Rh、Ruなどの貴金属からなる触媒微粒子や、Ni、Co、Mo、W、Mn、Cu、V、Seなどの酸化物微粒子などからなる触媒微粒子が付着されてあっても良い。
On the surface of the
本実施形態の塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材は、誘電体の無機微粒子2からなる薄膜10を、不飽和結合や反応性官能基を有するシランモノマー3により、上述した基体1上に化学結合4(図中の黒丸部)により固定するものである。
The member for a chargeable filter excellent in dust separation of the present embodiment is obtained by applying a
具体的なシランモノマー3が有する不飽和結合や反応性官能基としては、ビニル基や、エポキシ基や、スチリル基や、メタクリロ基や、アクリロキシ基や、イソシアネート基、チオール基などが挙げられる。
Specific examples of the unsaturated bond and reactive functional group of the
本実施形態の塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材は、反応性に優れたシランモノマー3を用いることで、無機微粒子2を、シランモノマー3が有するシラノール基の脱水縮合反応による無機微粒子2の化学結合と上記官能基の基体1の繊維表面への、後述するグラフト重合による化学結合5により、基体1の表面に結合せしめたフィルター用部材である。
The chargeable filter member of the present embodiment having excellent dust removability is obtained by using the
本実施形態の塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材100で用いられるシランモノマー3の一例としては、ビニルトリメトキシシランや、ビニルトリエトキシシランや、ビニルトリアセトキシシランや、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシランや、N−(ビニルベンジル)−2−アミノエチル−3−ア
ミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩や、2−(3、4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランや、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランや、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシランや、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランや、p−スチリルトリメトキシシランや、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランや、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランや、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシランや、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシランや、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランや、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。
As an example of the
シランモノマー3は、一種もしくは二種以上混合して用いられる。シランモノマー3の使用形態としては、必要量のシランモノマー3を、メタノールや、エタノールや、アセトンや、トルエンや、キシレンなどの有機溶剤に溶解することにより用いられる。また、分散性を改善するために、塩酸や、硝酸などの鉱酸などが加えられる。
The
用いられる溶剤としては、エタノールやメタノールやプロパノールやブタノールなどの低級アルコール類や、蟻酸やプロピオン酸などの低級アルキルカルボン酸類や、トルエンやキシレンなどの芳香族化合物や、酢酸エチルや酢酸ブチルなどのエステル類や、メチルセルソルブやエチルセルソルブなどのセロソルブ類を単独または複数組み合わせて用いても良い。 Solvents used include lower alcohols such as ethanol, methanol, propanol and butanol, lower alkyl carboxylic acids such as formic acid and propionic acid, aromatic compounds such as toluene and xylene, and esters such as ethyl acetate and butyl acetate. And cellosolves such as methyl cellosolve and ethyl cellosolve may be used alone or in combination.
本実施形態の塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材100に用いられる無機微粒子2は、前述したシランモノマー3の溶液に分散した状態で、製造に用いられる。無機微粒子2の分散は、ホモミキサーやマグネットスターラーなどを用いた撹拌分散や、ボールミルやサンドミルや高速回転ミルやジェットミルなどを用いた粉砕・分散、超音波を用いた分散などにより行われる。
The inorganic
また、無機微粒子2は、分散したコロイド状分散液や、粉砕により微粒子化して得られた分散液の状態で、塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材100の製造に用いられる。無機微粒子2の分散液は、コロイド状分散液や粉砕して得られた分散液に、シランモノマー3を加え、その後、還流下で加熱させながら、無機微粒子2の表面にシランモノマー3を脱水縮合反応により結合させてシランモノマー3からなる被覆を形成する方法や、粉砕により微粒子化して得られた分散液にシランモノマー3を加えた後、或いは、シランモノマー3を加えて粉砕により微粒子化した後、固液分離して100℃から180℃で加熱して、シランモノマーを無機微粒子2の表面に脱水縮合反応により結合させ、次いで、粉砕・解砕して再分散して用いられる。
The inorganic
粉砕により微粒子化して得られた分散液にシランモノマー3を加えた後、或いは、シランモノマー3を加えて粉砕により微粒子化した後に、固液分離して100℃から180℃で加熱してシランモノマー3を無機微粒子2の表面に反応結合させる場合には、無機微粒子2の表面へのシランモノマーの被覆率が、0.5%から100%であれば、無機微粒子2の少なくとも表面が樹脂からなる基体1の表面への結合強度は実用上問題ない。
After adding the
次に、基体1と、表面にシランモノマーが結合した誘電体の無機微粒子2同士および基体1とを化学結合する方法について説明する。本実施形態においては、化学結合させる方法として、グラフト重合による結合方法を用いるのがよい。
Next, a method of chemically bonding the
本実施形態のフィルター用部材100におけるグラフト重合としては、例えばパーオキサイド触媒を用いるグラフト重合や、熱や光エネルギーを用いるグラフト重合や、放射線によるグラフト重合(放射線グラフト重合)などが挙げられる。
Examples of the graft polymerization in the
このうち、重合プロセスの簡便性や、生産スピード等の観点より、放射線グラフト重合が特に適している。ここで、グラフト重合において用いられる放射線としては、α線や、β線や、γ線や、電子線や、紫外線などを挙げることができるが、本実施形態において用いるには、γ線や、電子線や、紫外線が特に適している。 Of these, radiation graft polymerization is particularly suitable from the viewpoints of simplicity of the polymerization process and production speed. Here, examples of the radiation used in the graft polymerization include α rays, β rays, γ rays, electron beams, ultraviolet rays, and the like. Lines and ultraviolet rays are particularly suitable.
本実施形態でのグラフト重合を用いたフィルター用部材100は、以下に記した方法により好適に製造される。
The
本実施形態における第一の好適な方法は、次の通りである。まず、シランモノマー3が化学結合した無機微粒子2が分散した溶液を、結合しようとする基体1の表面(樹脂面)に塗布し、必要に応じて溶剤を加熱乾燥などの方法により除去する。その後、γ線や、電子線や、紫外線などの放射線を、シランモノマー3が化学結合した無機微粒子2が塗布された基体1の表面に照射することで、シランモノマー3を基体1の表面にグラフト重合させると同時に無機微粒子2を結合させる所謂同時照射グラフト重合を行う。
The first preferred method in the present embodiment is as follows. First, the solution in which the inorganic
また、本実施形態における第二の好適な方法は、次の通りである。まず、予め基体1の表面にγ線や、電子線や、紫外線などの放射線を照射する。その後に、シランモノマー3が化学結合した無機微粒子2が分散した溶液にバインダー成分4を添加し、充分に混合した溶液を、基体1の表面に塗布することで、シランモノマー3と基体1とを反応させると同時に無機微粒子2を結合させる所謂前照射グラフト重合を行う。
The second preferred method in the present embodiment is as follows. First, the surface of the
本実施形態では、上述したように、固定化する無機微粒子2が分散した溶液を、固定化する基体1の表面に塗布してフィルター用部材を製造する。
In the present embodiment, as described above, the solution in which the inorganic
具体的な無機微粒子2の分散液の塗布方法としては、一般に行われているスピンコート法や、ディップコート法や、スプレーコート法や、キャストコート法や、バーコート法や、マイクログラビアコート法や、グラビアコート法を用いればよい。また、部分的に塗布する方法として、スクリーン印刷法や、パッド印刷法や、オフセット印刷法や、ドライオフセット印刷法や、フレキソ印刷法や、インクジェット印刷法などの様々な方法が用いられ、目的に合った塗布ができれば特に限定されない。
As a specific method for applying the dispersion liquid of the inorganic
また、シランモノマー3のグラフト重合を効率良く、かつ、均一に行わせるために、予め、基体1の表面を、コロナ放電処理やプラズマ放電処理や、火炎処理や、クロム酸や過塩素酸などの酸化性酸水溶液や水酸化ナトリウムなどを含むアルカリ性水溶液による化学的な処理、などにより親水化処理しても良い。
Further, in order to perform graft polymerization of the
以上説明したように、本実施形態の塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材100によれば、誘電体の無機微粒子を含む薄膜10が、少なくとも表面が樹脂からなる基体1の繊維表面に、無機微粒子表面を被覆した不飽和結合や反応性官能基を有するシランモノマー3により、化学結合により固定化され、且つ、無機微粒子同士もシランモノマーにより結合して形成されていることから、コロナ放電による電子注入や、繊維やフィルムなどによる摩擦によって帯電させることが可能となることから、粒子状浮遊性物質を静電気の吸引力で捕集することが可能となる。
As described above, according to the charging
さらに、誘電体の無機微粒子を含む薄膜10の表面は、ナノオーダーの微小な凹凸が形成されているので、捕集されて付着した粒子状浮遊性物質の付着面積は極めて少なくなり、優れた塵離れ性を発現する。よって、誘電体の無機微粒子を含む薄膜10の表面に付着した粒子状浮遊性物質は振動や衝撃或いは掃除機などの吸引により容易に脱離させることが可能となるので、低圧力損失で捕集効率に優れた、且つ、捕集した粒子状浮遊性物質の堆積が防止できるフィルターとして、空気清浄機やエアコン、掃除機などに応用ができるものである。
Furthermore, since the surface of the
さらに、基体1の表面に対して、反応性に優れた不飽和結合や反応性官能基を有するシランモノマー3を無機微粒子2の表面に脱水縮合反応で化学的に結合させて不飽和結合や反応性官能基を導入し、無機微粒子2の表面に導入した不飽和結合や反応性官能基同士または基体1の樹脂表面と反応させて無機微粒子2を固定化している。これにより、本実施形態のフィルター用部材100においては、シランモノマー3で被覆した無機微粒子2同士及び無機微粒子2と基体1とが強力に結合しており、耐久性に優れていることから、帯電性や塵離れ効果が長期間維持できるものである。
Further, the unsaturated bond or
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態の塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材200について図2を用いて詳述する。
(Second Embodiment)
Next, the
図2は、本発明の第2実施形態の塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材200の断面の一部を拡大した図である。本実施形態の塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材200は、シランモノマー3で被覆された誘電体の無機微粒子2で形成された誘電体の無機微粒子を含む薄膜20の中および表面に、モノマー、オリゴマー、ポリマーの少なくとも何れかを含む誘電性を有する化合物が分散した状態で複合化されている点が、本発明の第1実施形態のフィルター用部材100と相違する。
FIG. 2 is an enlarged view of a part of the cross section of the
以下、本発明の第1実施形態のフィルター用部材100との相違点である、製法及び部材の構成について説明をする。また、基体や微粒子の素材や製法に関して、本発明の第1実施形態のフィルター用部材と共通する点については、説明を省略する。
Hereinafter, the manufacturing method and the configuration of the members, which are different from the
本実施形態の塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材200では、誘電体の無機微粒子2からなる薄膜20の中に、モノマー、オリゴマー、ポリマーの少なくとも何れかを含む誘電性を有する化合物5を含んでいることが大きな特長である。
In the
具体的な誘電性を有する化合物5としては、不飽和結合や反応性官能基を有する単官能、2官能、多官能のビニル系モノマー、例えば、アクリル酸、メチルメチルメタクリレート、エチルアクリレート、n−ブチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、メチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリロニトリル、酢酸ビニル、スチレン、イタコン酸、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレートなどが用いられる。
Specific examples of the
さらに、誘電性を有する化合物5としては、不飽和結合や反応性官能基を有するシランモノマーである、例えば、ビニルトリメトキシシランや、ビニルトリエトキシシランや、ビニルトリアセトキシシランや、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシランなどが用いられる。
Furthermore, as the
さらに、誘電性を有する化合物5としては、Si(OR1)4(式中、R1は炭素数1〜4のアルキル基を示す)で示されるアルコキシラン化合物、例えば、テトラメトキシシランや、テトラエトキシシランなどや、R2nSi(OR3)4n(式中、R2は炭素数1〜6の炭化水素基、R3は炭素数1〜4のアルキル基、nは1〜3の整数を示す)で示されるアルコキシシラン化合物、例えば、メチルトリルメトキシシランや、メチルトリエトキシシランや、ジメチルジエトキシシランや、フェニルトリエトキシシランや、ヘキサメチルジシラザンや、ヘキシルトリメトキシシランなどが用いられる。
Further, as the
さらに、誘電性を有する化合物5としては、例えば、ステアリン酸アクリレートや、反応性シリコーンオイル、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、反応性シリコーンオリゴマー、例えば、松下電器産業株式会社製フレッセラDが用いられる。
Further, as the
さらに、誘電性を有する化合物5としては、フッ素系化合物として、パーフルオロアルキル基を有するアクリル単量体、例えば、2−(パーフルオロプロピル)エチルアクリレートや、2−(パーフルオロブチル)エチルアクリレートや、2−(パーフルオロペンチル)エチルアクリレートや、2−(パーフルオロヘキシル)エチルアクリレートや、2−(パーフルオロヘプチル)エチルアクリレートや、2−(パーフルオロオクチル)エチルアクリレートや、2−(パーフルオロノリル)エチルアクリレートや、2−(パーフルオロデシル)エチルアクリレートや、3−パーフルオロヘキシル−2−ヒドロキシプロピルアクリレートや、パーフルオロオクチルエチルメタクリレートや、3−パーフルオロオクチル−2−ヒドロキシプロピルアクリレートや、3−パーフルオロデシル−2−ヒドロキシプロピルアクリレートなどが用いられる。
Furthermore, as the
さらに、誘電性を有する化合物5としては、フッ素系化合物として、その他のフッ素化合物、例えば、2−パーフルオロオクチルエタノールや、2−パーフルオロデシルエタノールや、2−パフルオロアルキルエタノールや、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)や、パーフルオロアルキルアイオダイドや、パーフルオロオクチルエチレンや、2−パーフルオロオクチルエチルホスホニックアシッドなどが用いられる。
Furthermore, as the
さらに、誘電性を有する化合物5としては、フッ素系化合物として、パーフルオロアルキル基を有するシランカップリング剤、例えば、CF3(CH2)2Si(OCH3)3や、CF3(CF2)5(CH2)2Si(OCH3)3や、CF3(CF2)7(CH2)2Si(OCH3)3や、CF3(CF2)11(CH2)2Si(OCH3)3や、CF3(CF2)15(CH2)2Si(OCH3)3や、CF3(CF2)7(CH2)2Si(OC2H5)3や、CF3(CH2)2SiCH3(OCH3)2や、CF3(CF2)2(CH2)2SiCH3(OCH3)2、CF3(CF2)5(CH2)2SiCH3(OCH3)2や、CF3(CF2)7(CH2)2SiCH3(OCH3)2や、CF3(CF2)7(CH2)2SiCH3(OC2H5)2や、CF3(CF2)7(CH2)2Si(OCH3)3や、CF3(CF2)7(CH2)2Si(OC2H5)3や、CH3(CF2)9(CH2)8Si(OC2H5)3や、CF3(CF2)7CONH(CH2)3Si(OCH3)3や、CF3(CF2)7CONH(CH2)2SiCH3(OCH3)2や、パーフルオロアルキル基とシラノール基を有するオリゴマー、例えば、KP−801M(信越化学工業株式会社製)や、X−24−7890(信越化学工業株式会社製)や、パーフルオロブテニルビニルエーテルおよびその重合体などが用いられる。
Furthermore, as the
さらに、誘電性を有する化合物5としては、不飽和ポリエステルや、不飽和アクリルや、エポキシアクリレートや、ウレタンアクリレートや、ポリエステルアクリレートや、ポリエーテルアクリレートや、ポリブタジエンアクリレートや、シリコーンアクリレートや、マレイミドや、ポリエン/ポリチオールなどのオリゴマーやプレポリマーなどや、他にアルコキシオリゴマーなども用いられる。誘電性を有する化合物5は一種類で用いても良く、二種類以上を混合して用いても良い。
Further, as the
誘電体の無機微粒子2からなる薄膜20の中の、誘電性を有する化合物5は、シランモノマーで被覆された無機微粒子2に対して0.1質量%以上の含有量となるように、添加すればよく、特に1質量%以上が好適である。誘電性を有する化合物5の添加量を増やしてゆくに従い、コロナ放電による電子注入や、繊維やフィルムなどによる摩擦帯電により、表面電位とクーロン量が高くなって行くので、効率よく粒子状浮遊性物質の捕集が可能となり、フィルターの特性である圧力損失を一層低くすることが可能となる。
The
しかしながら、不飽和結合を有するビニル系モノマーや、不飽和結合や反応性官能基を有するシランモノマーや、パーフルオロアルキル基を有するアクリル単量体や、パーフルオロアルキル基を有するシランカップリング剤や、不飽和ポリエステルや、不飽和アクリルや、エポキシアクリレートや、ウレタンアクリレートや、ポリエステルアクリレートや、ポリエーテルアクリレートや、ポリブタジエンアクリレートや、シリコーンアクリレートや、マレイミドや、ポリエン/ポリチオールなどのオリゴマー、などの誘電性を有する化合物5が、シランモノマーで被覆された無機微粒子2の含有量に対して40質量%を超える場合には、無機微粒子2の表面を被覆する割合が大きくなることにより塵離れ性が低下するため、40質量%以下が好ましく、特に20質量%以下が好適である。
However, vinyl monomers having unsaturated bonds, silane monomers having unsaturated bonds and reactive functional groups, acrylic monomers having perfluoroalkyl groups, silane coupling agents having perfluoroalkyl groups, Dielectric properties such as unsaturated polyester, unsaturated acrylic, epoxy acrylate, urethane acrylate, polyester acrylate, polyether acrylate, polybutadiene acrylate, silicone acrylate, maleimide, oligomers such as polyene / polythiol, etc. When the content of the
付着した粒子状浮遊性物質の塵離れ性が低下すると、フィルター表面に付着した粒子状浮遊性物質の除去が困難となることから、経時により粒子状浮遊性物質はフィルター表面に堆積するので、フィルターの捕集効率の低下や圧力損失の上昇を招くことになる。 If the dust suspension of the attached particulate floating substance decreases, it becomes difficult to remove the particulate floating substance attached to the filter surface, so the particulate floating substance accumulates on the filter surface over time. This leads to a decrease in the collection efficiency and an increase in pressure loss.
以上説明したように、本発明の第2実施形態の塵離れ性に優れた帯電性フィルター部材200では、コロナ放電による電子注入や、繊維やフィルムなどの摩擦により帯電させる場合、誘電体の無機微粒子を含む薄膜20中に、モノマー、オリゴマー、ポリマーの少なくとも何れかを含む誘電性を有する化合物5が分散して複合化されていることから、表面電位とクーロン量が効率よく高くなることから、サブミクロンオーダーの粒子状浮遊性物質を効率よく捕集することが可能となり、低圧力損失のフィルター部材が提供できる。
As described above, in the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態の塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材300について図3を用いて詳述する。
(Third embodiment)
Next, the
図3は、本発明の第3実施形態の塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材300の断面の一部を拡大した図である。本実施形態のフィルター用部材300は、シランモノマー3で被覆された誘電体の無機微粒子2で形成された誘電体の無機微粒子を含む薄膜30の表面に、モノマー、オリゴマー、ポリマーの少なくとも何れかを含む誘電性を有する化合物の被膜6が被覆されている点が、本発明の第1実施形態のフィルター用部材100と相違する。
FIG. 3 is an enlarged view of a part of a cross section of the
以下、本発明の第1実施形態のフィルター用部材100との相違点である、製法及び部材の構成について説明をする。また、基体や微粒子の素材や製法に関して、本発明の第1実施形態のフィルター用部材100と共通する点については、説明を省略する。
Hereinafter, the manufacturing method and the configuration of the members, which are different from the
誘電性を有する化合物の被膜6の求められる特性としては、耐水性が高く、水分を透過しにくいこと、および、コロナ放電による電子注入や、2種類以上の異なる繊維を摩擦させ、その際に生ずる摩擦帯電により分極して帯電し易いことなどが挙げられる。特に使用環境で湿度が高い場合では、帯電性が時間と供に低下することが予測される。よって、誘電性を有する化合物の被膜6の効果は、帯電性を向上させること以外に、様々な環境に対応できることを目的としている。
The required properties of the
具体的な誘電性を有する化合物の被膜6としては、フッ素系化合物として、パーフルオロアルキル基を有するアクリル単量体、例えば、2−(パーフルオロプロピル)エチルアクリレートや、2−(パーフルオロブチル)エチルアクリレートや、2−(パーフルオロペンチル)エチルアクリレートや、2−(パーフルオロヘキシル)エチルアクリレートや、2−(パーフルオロヘプチル)エチルアクリレートや、2−(パーフルオロオクチル)エチルアクリレートや、2−(パーフルオロノリル)エチルアクリレートや、2−(パーフルオロデシル)エチルアクリレートや、3−パーフルオロヘキシル−2−ヒドロキシプロピルアクリレートや、パーフルオロオクチルエチルメタクリレートや、3−パーフルオロオクチル−2−ヒドロキシプロピルアクリレートや、3−パーフルオロデシル−2−ヒドロキシプロピルアクリレートなどが用いられる。
Specifically, the
さらに、誘電性を有する化合物の被膜6としては、フッ素系化合物として、その他のフッ素化合物、例えば、2−パーフルオロオクチルエタノールや、2−パーフルオロデシルエタノールや、2−パフルオロアルキルエタノールや、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)や、パーフルオロアルキルアイオダイドや、パーフルオロオクチルエチレンや、2−パーフルオロオクチルエチルホスホニックアシッドなどが用いられる。
Further, as the
さらに、誘電性を有する化合物の被膜6としては、フッ素系化合物として、パーフルオロアルキル基を有するシランカップリング剤、例えば、CF3(CH2)2Si(OCH3)3や、CF3(CF2)5(CH2)2Si(OCH3)3や、CF3(CF2)7(CH2)2Si(OCH3)3や、CF3(CF2)11(CH2)2Si(OCH3)3や、CF3(CF2)15(CH2)2Si(OCH3)3や、CF3(CF2)7(CH2)2Si(OC2H5)3や、CF3(CH2)2SiCH3(OCH3)2や、CF3(CF2)2(CH2)2SiCH3(OCH3)---2、CF3(CF2)5(CH2)2SiCH3(OCH3)2や、CF3(CF2)7(CH2)2SiCH3(OCH3)2や、CF3(CF2)7(CH2)2SiCH3(OC2H5)2や、CF3(CF2)7(CH2)2Si(OCH3)3や、CF3(CF2)7(CH2)2Si(OC2H5)3や、CH3(CF2)9(CH2)8Si(OC2H5)3や、CF3(CF2)7CONH(CH2)3Si(OCH3)3や、CF3(CF2)7CONH(CH2)2SiCH3(OCH3)2や、パーフルオロアルキル基とシラノール基を有するオリゴマー、例えば、KP−801M(信越化学工業株式会社製)や、X−24−7890(信越化学工業株式会社製)や、パーフルオロブテニルビニルエーテルおよびその重合体、PTFE、ETFE、PVDFなどが用いられる。
Furthermore, as the coating 6 of the compound having dielectric properties, a silane coupling agent having a perfluoroalkyl group, such as CF 3 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 5 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 7 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 11 (CH 2 ) 2 Si ( OCH 3) 3 and, CF 3 (CF 2) 15 (CH 2) 2 Si (OCH 3) 3 and, CF 3 (CF 2) 7 (CH 2) 2 Si (OC 2 H 5) 3 and, CF 3 (CH 2 ) 2 SiCH 3 (OCH 3 ) 2 , CF 3 (CF 2 ) 2 (CH 2 ) 2 SiCH 3 (OCH 3 ) --- 2 , CF 3 (CF 2 ) 5 (CH 2 ) 2 SiCH 3 (OCH 3) 2 , CF 3 (CF 2) 7 (CH 2) 2 SiCH 3 (OCH 3) 2 and, CF 3 (CF 2) 7 (CH 2) 2 SiCH 3 (OC 2 H 5) 2 and, CF 3 (CF 2 ) 7 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 7 (CH 2 ) 2 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CH 3 (CF 2 ) 9 (CH 2 ) 8 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 7 CONH (CH 2 ) 3 Si (OCH 3 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 7 CONH (CH 2 ) 2 SiCH 3 (OCH 3 ) 2 and, oligomers having a perfluoroalkyl group and a silanol group, for example, KP-801M (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and, X-24-7890 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and, Pafuruorobute two vinyl ether The polymer and, PTFE, ETFE, PVDF, or the like is used.
さらに、誘電性を有する化合物の被膜6としては、反応性シリコーンオリゴマー、例えば、松下電器産業株式会社製フレッセラDが用いられる。
Further, as the
さらに、誘電性を有する化合物の被膜6としては、シリコーンアクリレートや、マレイミドや、ポリエン/ポリチオールなどのオリゴマーやプレポリマーなどや、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリモノクロロパラキシリレン、パラキシリレン、パリレンHT(日本パリレン株式会社製)、他にアルコキシオリゴマーなども用いられる。誘電性を有する化合物の被膜6は一種類で用いても良く、二種類以上を積層して用いても良い。
Further, as the
また、本実施形態の塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材300では、前述した本発明の第2実施形態のフィルター用部材200と同様に、誘電体の無機微粒子を含む薄膜30中に、モノマー、オリゴマー、ポリマーの少なくとも何れかを含む誘電性を有する化合物5が含まれてあっても良い。
Further, in the
本実施形態の塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材300における誘電性を有する化合物の被膜6は、誘電体の無機微粒子からなる薄膜30の表面に形成され、その被膜の厚さは、ピンホールが発生しないレベルで、且つ、薄膜30の表面の微小な凹凸形状を維持させて形成されてあれば良く、特に限定されない。
The
具体的な誘電性を有する化合物の被膜6の形成方法は、一般に行われているスピンコート法や、ディップコート法や、スプレーコート法や、キャストコート法や、バーコート法や、マイクログラビアコート法や、グラビアコート法や、真空蒸着や、CVD法などを用いれば良く、前述したように、ピンホールが発生しないレベルで、且つ、薄膜30の表面の微小な凹凸形状を維持されてあれば良く、特に限定されない。
A specific method for forming the
以上説明したように、本発明の第3実施形態の塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材300によれば、誘電体の無機微粒子からなる薄膜30の表面に、モノマー、オリゴマー、ポリマーの少なくとも何れかを含む誘電性を有する化合物の被膜6が被覆されていることから、コロナ放電による電子注入や、2種類以上の異なる繊維を摩擦させることで、効率よく帯電して、表面電位やクーロン量が向上すると供に、湿度が高い環境でフィルターとして使用した場合でも、帯電性が時間と供に低下することが少なく、長期間帯電性と塵離れ性を維持することが可能となり、掃除機、エアコン、空気清浄機、ビル用空調機、クリーンルーム用空調機などに好適な、低圧力損失で捕集効率の高いフィルター用部材が提供できる。
As described above, according to the
さらに、基体1の表面に対して、反応性に優れた不飽和結合や反応性官能基を有するシランモノマー3を無機微粒子2の表面に脱水縮合反応で化学的に結合させて不飽和結合や反応性官能基を導入し、無機微粒子2の表面に導入した不飽和結合や反応性官能基同士または基体1の繊維表面と反応させて誘電体の無機微粒子2を固定化している。これにより、本実施形態のフィルター部材は、シランモノマー3で被覆した無機微粒子2同士及び無機微粒子2と基体1とが強力に結合しており、耐久性に優れた誘電体の無機微粒子からなる薄膜が形成されていることから、コロナ放電や繊維やフィルムによる摩擦により帯電しやすく、且つ、その効果か長期間維持できるものである。
Further, the unsaturated bond or
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態の塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材400について図4を用いて詳述する。
(Fourth embodiment)
Next, the
図4は、本発明の第4実施形態の塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材400の断面の一部を拡大した模式図の1例である。本実施形態のフィルター用部材400は、シランモノマー3で被覆された誘電体の無機微粒子2を含む薄膜40に、単一の無機微粒子2のみ、または複数の無機微粒子2を含んで、それぞれが散在する状態で島状に点在することにより基体1の表面に達する空隙部40a及び40bが形成されており、基材1の表面の一部が露出していることが、本発明の第1実施形態のフィルター用部材100と相違する。
FIG. 4 is an example of a schematic diagram enlarging a part of a cross section of the
図4においては、本発明の第1の実施形態のフィルター用部材100を例として、薄膜40内の無機微粒子2が島状に存在して空隙部40a及び40bが形成された状態で表したが、本発明の第2の実施形態のフィルター用部材200や第3の実施形態のフィルター用部材300においても、薄膜内の無機微粒子が島状に存在して空隙部が形成されたものであれば、第4の実施形態と考えることができる。
In FIG. 4, the
従って、本発明の第4実施形態のフィルター用部材400の基体や微粒子の素材及び部材の構成要素や製法に関しては、本発明の第1から第3の実施形態のフィルター用部材と同様であり、得られる特性についても第1から第3の実施形態と同様、塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材として好適な特質を示す。特に、基材としてエレクトレット化された材料を用いる場合には、基材1の表面の一部が露出していることから、基材のエレクトレットとしての特質を維持しつつ無機微粒子を含む島状に存在する薄膜による優れた塵離れ性を付与することが可能となる。
Therefore, regarding the base of the
本発明の第4実施形態で示すような、無機微粒子2が単一または複数で島状に点在するように配置する製造方法として、例えば通常の薄膜を形成する場合に比べ、溶液中の無機微粒子2の濃度を10分の1から100分の1程度に希薄にする方法がある。具体的には溶液中の無機微粒子2として0.5質量%から0.05質量%程度の希薄溶液を塗布、乾燥することで、無機微粒子2が島状に点在し、基体の表面の一部が露出した塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材とすることができる。
As shown in the fourth embodiment of the present invention, as a manufacturing method in which the inorganic
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。 Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to only these examples.
実施例1〜実施例9および比較例3の微粒子固定化体の製造にあたっては、岩崎電気株式会社製、エレクトロカーテン型電子線照射装置、CB250/15/180L、を用い、電子線グラフト重合により実施した。 The fine particle immobilization bodies of Examples 1 to 9 and Comparative Example 3 were manufactured by electron beam graft polymerization using an electro curtain type electron beam irradiation apparatus, CB250 / 15 / 180L, manufactured by Iwasaki Electric Co., Ltd. did.
(実施例1)
市販の誘電性を有する酸化ジルコニウム粒子(日本電工株式会社製、PCS)をメタノールに10.0質量%分散した後、ビーズミルにより平均粒子径17nmに粉砕分散した。得られた分散溶液にシランモノマーとして不飽和結合や反応性官能基を有する3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、KBM−503)を無機微粒子に対して5.0質量%加えた後、この粉砕分散溶液を、冷却管を備えたフラスコに移してフラスコを加熱し、4時間還流下で処理することにより酸化ジルコニウム微粒子表面にシランモノマーを脱水縮合反応により化学結合させて被覆を形成した。なお、ここでいう平均粒子径とは、体積平均粒子径のことをいう。
Example 1
Commercially available zirconium oxide particles having a dielectric (Nippon Denko Co., Ltd., PCS) after the dispersion 10.0 wt% in methanol, were ground and dispersed to an average particle diameter of 17 n m by a bead mill. To the resulting dispersion solution, 5.0% by mass of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (KBM-503, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) having an unsaturated bond or a reactive functional group as a silane monomer was added. Then, this pulverized dispersion solution is transferred to a flask equipped with a cooling tube, and the flask is heated and treated under reflux for 4 hours to chemically bond the silane monomer to the surface of the zirconium oxide fine particles by dehydration condensation to form a coating. did. In addition, the average particle diameter here means a volume average particle diameter.
また、ポリエステル製80メッシュに上記粉砕分散液を塗布し、110℃、1分間乾燥した。次に、酸化ジルコニウム微粒子分散液を塗布したポリエステル製80メッシュに電子線を200kVの加速電圧で5Mrad照射することで、酸化ジルコニウム微粒子をシランモノマーのグラフト重合によりポリエステルメッシュ表面に結合させたフィルター用部材を得た。 The pulverized dispersion was applied to 80 mesh made of polyester and dried at 110 ° C. for 1 minute. Next, a filter member in which zirconium oxide fine particles are bonded to the surface of the polyester mesh by graft polymerization of a silane monomer by irradiating an 80-nm polyester mesh coated with the zirconium oxide fine particle dispersion with an electron beam of 5 Mrad at an acceleration voltage of 200 kV. Got.
(実施例2)
実施例1において、粉砕分散溶液中に誘電性を有する化合物として、パーフルオロアルキル基とシラノール基を有するオリゴマー(信越化学工業株式会社製KP−801M)をシランモノマーで被覆された無機微粒子の含有量に対して(1)1質量%、(2)5質量%、(3)10質量%、(4)20質量%、(5)40質量%の含有量となるように添加すること以外は実施例1と同様である。
(Example 2)
In Example 1, the content of inorganic fine particles in which an oligomer having a perfluoroalkyl group and a silanol group (KP-801M, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is coated with a silane monomer as a dielectric compound in the pulverized dispersion solution. Except for adding (1) 1% by mass, (2) 5% by mass, (3) 10% by mass, (4) 20% by mass, and (5) 40% by mass. Similar to Example 1.
(実施例3)
実施例1において、粉砕分散溶液中に誘電性を有する化合物として、変性シリコーン(共栄社化学株式会社製グラノール100)をシランモノマーで被覆された無機微粒子の含有量に対して(1)1質量%、(2)5質量%、(3)10質量%の含有量となるように添加すること以外は実施例1と同様である。
(Example 3)
In Example 1, (1) 1% by mass with respect to the content of inorganic fine particles coated with modified silane (
(実施例4)
実施例1において、得られた無機微粒子薄膜上に、さらにパラキシリレン(日本パリレン株式会社製)を化学気相成長(以下CVDと省略す)にて成膜した。
Example 4
In Example 1, paraxylylene (manufactured by Japan Parylene Co., Ltd.) was further formed on the obtained inorganic fine particle thin film by chemical vapor deposition (hereinafter abbreviated as CVD).
(実施例5)
実施例1において、得られた無機微粒子薄膜上に、パーフルオロブテニルビニルエーテルポリマー(旭硝子株式会社製CYTOP)を塗布した。
(Example 5)
In Example 1, on the inorganic fine particles thin film obtained was applied to Pafuruorobute two vinyl ether polymer (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. CYTOP).
(実施例6)
実施例2の(2)において、得られた無機微粒子薄膜上にパーフルオロブテニルビニルエーテルポリマー(旭硝子株式会社製CYTOP)を塗布した。
(Example 6)
In Example 2 (2), Pafuruorobute on the inorganic particle thin film obtained two vinyl ether polymer (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. CYTOP) was applied.
(実施例7)
基体をエレクトレット不織布(住友スリーエム株式会社製GS-85)、乾燥温度を70℃に変更した以外は実施例5と同様とした。
(Example 7)
The substrate was the same as Example 5 except that the electret nonwoven fabric (GS-85 manufactured by Sumitomo 3M Limited) and the drying temperature were changed to 70 ° C.
(実施例8)
基体をエレクトレット不織布(住友スリーエム株式会社製GS-85)、乾燥温度を70℃に変更した以外は実施例1と同様とした。
(Example 8)
The substrate was the same as Example 1 except that the substrate was electret nonwoven fabric (GS-85 manufactured by Sumitomo 3M Limited) and the drying temperature was changed to 70 ° C.
(実施例9)
実施例1において、粉砕分散液をメタノールにて30倍に希釈し、無機微粒子を含有する薄膜が基体表面に島状に存在するよう塗布した以外は実施例8と同様とした。
Example 9
Example 1 was the same as Example 8 except that the pulverized dispersion was diluted 30-fold with methanol and applied so that the thin film containing inorganic fine particles was present in the form of islands on the substrate surface.
(比較例1)
ポリエステル製80メッシュに何らの処理も施さず、そのままの状態で特性を評価した。
(Comparative Example 1)
The polyester 80 mesh was not subjected to any treatment and was evaluated as it was.
(比較例2)
導電性を有する酸化スズ分散液(触媒化成工業、ELCOM P-30)をポリエステル製80メッシュに塗布し、フィルター用部材を得た。
(Comparative Example 2)
A conductive tin oxide dispersion (Catalyst Chemical Industries, ELCOM P-30) was applied to 80 mesh made of polyester to obtain a filter member.
(比較例3)
実施例1において、粉砕分散溶液中に誘電性を有する化合物として、パーフルオロアルキル基とシラノール基を有するオリゴマー(信越化学工業株式会社製KP−801M)をシランモノマーで被覆された無機微粒子の含有量に対して200質量%の含有量となるように大量に添加することにより、フィルター用部材としての構成は実施例2と近似するものの、従来のバインダー方式により誘電体の無機微粒子を固定化する場合に形成される皮膜を想定した組成とするものである。
(Comparative Example 3)
In Example 1, the content of inorganic fine particles in which an oligomer having a perfluoroalkyl group and a silanol group (KP-801M, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is coated with a silane monomer as a dielectric compound in the pulverized dispersion solution. When a large amount is added so that the content becomes 200% by mass, the structure as a filter member is similar to that of Example 2, but the inorganic fine particles of the dielectric are fixed by the conventional binder method The composition is assumed to be a film formed on the surface.
(比較例4)
エレクトレット不織布(住友スリーエム株式会社製GS-85)に何らの処理も施さず、そのままの状態で特性を評価した。
(Comparative Example 4)
The electret nonwoven fabric (GS-85 manufactured by Sumitomo 3M Limited) was not subjected to any treatment, and the properties were evaluated as they were.
以上の条件をまとめたものを表1及び表2に示す。 Table 1 and Table 2 summarize the above conditions.
(特性の評価)
集塵性は、それぞれのサンプルを10×10cmの大きさに切り取り帯電させた後、JISZ 8901に準拠したカーボンブラックが入ったバット上に試験サンプルを近づけ、帯電によるクーロン力でカーボンブラックの捕集を行った。カーボンブラックの付着前後の試験サンプル質量を測定してカーボンブラックの集塵性を評価した。
(Characteristic evaluation)
To collect dust, each sample is cut to a size of 10 x 10 cm and charged, and then the test sample is brought close to a bat containing carbon black compliant with JISZ 8901, and the carbon black is collected by the Coulomb force generated by charging. Went. The dust collection property of carbon black was evaluated by measuring the mass of the test sample before and after carbon black deposition.
また、塵離れ性は、集塵させた後の試験サンプルを軽く叩き、サンプル表面に付着したカーボンブラックを振り落とした後、試験サンプル質量を測定してサンプル表面に付着し残ったカーボンブラックを塵離れ性として評価した。 In addition, dust separation is performed by tapping the test sample after collecting dust, shaking off the carbon black adhering to the sample surface, measuring the mass of the test sample, and removing the remaining carbon black adhering to the sample surface. It was evaluated as separability.
さらに、塵離れ性の他の評価方法として、集塵させた後の試験サンプルを除電することで評価した。春日電機株式会社製の静電気除去装置(KD-410型)を用いて、試験サンプル表面を除電させた後、試験サンプル質量を測定して、サンプル表面に付着し残ったカーボンブラックを除電後の塵離れ性とした。 Furthermore, as another evaluation method of dust separation property, the test sample after dust collection was evaluated by removing electricity. Using a static electricity removal device (KD-410 type) manufactured by Kasuga Electric Co., Ltd., the test sample surface was neutralized, the test sample mass was measured, and the carbon black that remained on the sample surface was removed. It was assumed to be separated.
また、試験サンプルへの帯電印加は、株式会社グリーンテクノ製の小型高電圧電源(GT-20マイナス型)を用いて、試験サンプル(10×10cm)に電圧をかけて帯電を付与させた。試験環境は24℃70%RHで評価した。 In addition, charging was applied to the test sample by applying a voltage to the test sample (10 × 10 cm) using a small high-voltage power supply (GT-20 minus type) manufactured by Green Techno Co., Ltd. The test environment was evaluated at 24 ° C. and 70% RH.
また、表面の帯電圧は、春日電機株式会社製の静電電位測定器(KSD-0103型)を用いて、センサーを試験サンプル(10×10cm)に近づけて測定した。 The surface voltage was measured by using an electrostatic potential measuring device (KSD-0103 type) manufactured by Kasuga Electric Co., Ltd., with the sensor approaching the test sample (10 × 10 cm).
以上の試験結果を表3に示す。 The above test results are shown in Table 3.
表3の結果より、ポリエステル製のメッシュを基体として用いた実施例1〜6と、エレクトレット不織布を基体とした実施例7〜9では、基体の違いによる集塵前の帯電圧レベルにより集塵性のレベルは異なるものの、全ての実施例において帯電によるクーロン力で吸引・集塵したカーボンブラックを、軽い振動や除電でサンプル表面から振り落とすことができることがわかる。さらに、実施例2、3、6では、誘電性を有する化合物を複合化することで、帯電圧を高めることができ、優れた塵離れ性を維持しつつ集塵性を向上することができる。 From the results of Table 3, in Examples 1 to 6 using a polyester mesh as a substrate and Examples 7 to 9 using an electret nonwoven fabric as a substrate, the dust collecting property depends on the voltage level before dust collection due to the difference in the substrate. However, it can be seen that the carbon black sucked and collected by the Coulomb force due to charging can be shaken off from the sample surface by light vibration or static elimination in all the examples. Furthermore, in Examples 2, 3, and 6, by compounding a compound having dielectric properties, the charged voltage can be increased, and the dust collecting property can be improved while maintaining excellent dust separation properties.
一方、比較例1は帯電するが、サンプル表面に付着すると除電しても表面にカーボンブラックが残ってしまい、フィルターとしては目が詰まってしまい、圧損が高くなってしまう。 On the other hand, although Comparative Example 1 is charged, if it adheres to the sample surface, carbon black remains on the surface even if the charge is removed, and the filter becomes clogged and the pressure loss becomes high.
比較例2では導電性を有する薄膜をメッシュ表面に形成することで帯電印加しても導電性を有しているので帯電せず、その結果、集塵性が見られない。 In Comparative Example 2, a conductive thin film is formed on the mesh surface so that even if a charge is applied, the conductive film is conductive and therefore is not charged. As a result, no dust collecting property is observed.
比較例3では、従来のバインダー方式により微粒子を固定化する場合の皮膜を想定し、シランモノマーで被覆された誘電性を有する酸化ジルコニウム微粒子に対して、誘電性を有する化合物を200質量%用いた薄膜をメッシュ表面に形成した。この場合、帯電による集塵効果は発現するものの、塵離れ性は見られない。 In Comparative Example 3, assuming a film in which fine particles are fixed by a conventional binder method, 200% by mass of a dielectric compound is used with respect to dielectric zirconium oxide fine particles coated with a silane monomer. A thin film was formed on the mesh surface. In this case, although the dust collection effect due to electrification is manifested, no dust separation is observed.
市販のポリプロピレン製エレクトレット不織布をそのまま用いた比較例4では、帯電印加による集塵前帯電圧や集塵性については、本発明の処理を施した実施例7、8、9と同等の特性を示すが、塵離れ性において著しく劣ることが明らかである。 In Comparative Example 4 in which a commercially available polypropylene electret nonwoven fabric is used as it is, the pre-dust collection voltage and the dust collection property due to electrification show the same characteristics as Examples 7, 8, and 9 subjected to the treatment of the present invention. However, it is clear that the dust-removing property is remarkably inferior.
(耐久性評価)
帯電による集塵性能の持続性を示す指標として、初期の帯電圧が経時的に変化する様子を測定した。基体としてポリエステルメッシュを用いた実施例2-(2)および6では帯電印加させ、また基体にエレクトレットを用いた実施例8、9、および比較例4においては帯電印加せずに、初期からの帯電圧の経時的変化を、24℃80%RHの高湿度の環境下で測定し、その結果を表4に示した。
(Durability evaluation)
As an index indicating the durability of the dust collection performance due to charging, the state in which the initial charged voltage changes with time was measured. In Examples 2- (2) and 6 using a polyester mesh as a substrate, charging was applied, and in Examples 8 and 9 and Comparative Example 4 using an electret as a substrate, no charging was applied. The time-dependent change in voltage was measured in a high humidity environment of 24 ° C. and 80% RH, and the results are shown in Table 4.
表4の結果より、基体としてポリエステルメッシュを用いた実施例2−(2)では初期帯電圧は高いものの、本試験のような高湿度の環境下では比較的短時間で帯電圧が低下する。これに対し、実施例2−(2)において得られた無機微粒子薄膜上を、誘電性を有する化合物で表層を覆った実施例6では、高湿度の環境下でも経時的な帯電圧の低下を抑制することができる。 From the results of Table 4, although the initial charged voltage is high in Example 2- (2) using a polyester mesh as the substrate, the charged voltage decreases in a relatively short time in a high humidity environment such as this test. On the other hand, in Example 6 in which the surface of the inorganic fine particle thin film obtained in Example 2- (2) was covered with a dielectric compound, the charged voltage was reduced over time even in a high humidity environment. Can be suppressed.
また、基体にエレクトレットを用いた実施例8も、実施例2−(2)と同様、比較的短時間での帯電圧の低下を示す。これに対して処理を施さない比較例4では、基体が本来有するエレクトレットの性質が維持され、高湿度の環境下でも経時的な帯電圧の低下は少ない。 In addition, Example 8 using an electret as the substrate also shows a decrease in the charged voltage in a relatively short time, as in Example 2- (2). On the other hand, in the comparative example 4 which does not perform a process, the property of the electret which a base | substrate has originally is maintained, and even if it is a high-humidity environment, the voltage drop with time is little.
無機微粒子2を島状に配置した実施例9では、基体の表面の一部が露出している効果としてエレクトレット本来の性質が維持されることにより、高湿度の環境下においても経時的な帯電圧の低下は少なく、塵離れ性に優れ、かつ耐久性のあるエレクトレットフィルターとして好適の特性を示す。
In Example 9 in which the inorganic
100:本発明の第1実施形態の塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材
1 :基体
2 :無機微粒子
3 :シランモノマー
4 :化学結合
10 :誘電体の無機微粒子を含む薄膜
200:本発明の第2実施形態の塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材
5 :誘電性を有する化合物
20 :誘電体の無機微粒子を含む薄膜
300:本発明の第3実施形態の塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材
6 :誘電性を有する化合物を含む被膜
30 :誘電体の無機微粒子を含む薄膜
400:本発明の第4実施形態の塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材
40 :誘電体の無機微粒子を含む島状に存在する薄膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Member for chargeable filter excellent in dust separation property of 1st Embodiment of this invention 1: Base | substrate 2: Inorganic fine particle 3: Silane monomer 4: Chemical bond 10: Thin film containing the inorganic fine particle of dielectric material 200: This invention 5: Chargeable filter member excellent in dust separation of the second embodiment 5: Compound having dielectric properties 20: Thin film containing inorganic fine particles of dielectric material 300: Excellent dust separation of the third embodiment of the present invention Charge filter member 6: Coating film containing dielectric compound 30: Dielectric thin film containing inorganic fine particles 400: Charge filter member excellent in dust-removability according to the fourth embodiment of the present invention 40: Dielectric Thin films containing various inorganic fine particles
Claims (4)
不飽和結合又は反応性官能基を有するシランモノマーで被覆された誘電体の無機微粒子を含み前記基体の表面部に備わる薄膜と、
を有し、
前記薄膜内の無機微粒子同士は、互いのシランモノマーの不飽和結合又は反応性官能基が化学結合することにより、前記薄膜を形成するとともに、前記薄膜内の無機微粒子のシランモノマーの不飽和結合又は反応性官能基と前記基体の表面部とが化学結合することにより、前記基体と前記薄膜とが固定されてなり、
前記薄膜は、
前記無機微粒子が単一または複数で島状に点在することにより形成された空隙部を有し、該空隙部を介して前記基体の表面の一部が露出しており、
モノマー、オリゴマー、ポリマーからなる群から選択された少なくとも1つの誘電性を有する化合物を含むことを特徴とする塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材。 Ri Do a resin fiber, and electret possible substrates,
A thin film provided on the surface of the substrate, including dielectric inorganic fine particles coated with a silane monomer having an unsaturated bond or a reactive functional group;
Have
The inorganic fine particles in the thin film form the thin film by chemically bonding the unsaturated bond or reactive functional group of each other silane monomer, and the unsaturated bond of the silane monomer of the inorganic fine particle in the thin film or When the reactive functional group and the surface portion of the substrate are chemically bonded, the substrate and the thin film are fixed,
The thin film is
The inorganic fine particles have a void formed by being scattered in a single or plural island shape, and a part of the surface of the substrate is exposed through the void.
A member for a chargeable filter excellent in dust separation, comprising at least one compound having dielectric properties selected from the group consisting of a monomer, an oligomer and a polymer.
表面上に、前記誘電性を有する化合物を含んでなる被膜が形成されてなることを特徴とする請求項1に記載の塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材。 The thin film is
2. The member for a chargeable filter excellent in dust separation characteristics according to claim 1, wherein a film containing the compound having dielectric properties is formed on a surface.
グラフト重合であることを特徴とする請求項1または2に記載の塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材。 The chemical bond is
Dust separation excellent in chargeability filter member according to claim 1 or 2, characterized in that the graft polymerization.
放射線グラフト重合であることを特徴とする請求項3に記載の塵離れ性に優れた帯電性フィルター用部材。
The graft polymerization is
The chargeable filter member according to claim 3 , wherein the chargeable filter member is excellent in dust separation.
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